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　　創(chuàng)意無極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項國家發(fā)明授權(quán)專利——輻射傳感器

2017-12-09 15:21:54 · 中國儀表網(wǎng) 閱讀：245
　　創(chuàng)意無極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項國家發(fā)明授權(quán)專利——輻射傳感器
　　創(chuàng)意無極限，儀表大發(fā)明。今天為大家介紹一項國家發(fā)明授權(quán)專利——輻射傳感器。該專利由艾爾貝姆應(yīng)用技術(shù)有限公司申請，并于2017年12月5日獲得授權(quán)公告。
 
　　內(nèi)容說明
 
　　本發(fā)明涉及輻射傳感器領(lǐng)域。具體而言，本發(fā)明涉及一種輻射傳感器，其具有用于將電信號從輻射探測器陣列路由到多個電子讀出電路的電路的。
 
　　發(fā)明背景
 
　　包括探測器像素的一維或二維陣列的探測器通常用于在諸如核醫(yī)學(xué)、放射學(xué)、放射治療或質(zhì)子治療這樣的醫(yī)學(xué)應(yīng)用中的輻射成像。在輻射探測器陣列中，每個像素可以適于生成指示與入射在該像素上的輻射相關(guān)的劑量測定量或輻射量的信號，電流、電荷或電位。硅二極管和電離室可以通常用于輻射探測應(yīng)用的像素元件中。
 
　　可以使用包括多個多通道集成電路的前端電子子系統(tǒng)并行地讀出像素信號。在本領(lǐng)域已知的成像陣列中，IBA MatriXX探測器陣列，來自1024個電離室的電流可以由16個專用芯片并聯(lián)整合，每個專用芯片具有64個輸入通道。因此，這種成像系統(tǒng)還可能需要用于將信號從像素路由并切換到前端電子子系統(tǒng)的讀出通道的有效裝置。該信號路由可以影響由設(shè)備產(chǎn)生的圖像的動態(tài)范圍和圖像質(zhì)量，并且由于可用于路由的區(qū)域的限制，還可以影響可實現(xiàn)的探測器區(qū)域和像素間距。
 
　　至少一個插入器印刷電路板(PCB)可以將傳感器像素連接到讀出芯片。所有信號線可以設(shè)置在PCB上，PCB還可以形成傳感器陣列的整體部分，而讀出芯片可以連接到這些信號線，使用連接器機構(gòu)，以允許容易的更換和/或維護(hù)。每個讀出芯片可以焊接到可以使用連接器插入插入器PCB中的小載體PCB上。
 
　　美國專利申請US 2005/286682公開了一種用于輻射成像系統(tǒng)的探測器。該探測器模塊包括用于將X射線信號轉(zhuǎn)換成電信號的傳感器陣列、用于將電信號轉(zhuǎn)換成相應(yīng)的數(shù)字信號的至少一個電子設(shè)備、以及用于將電信號從傳感器陣列路由到電子設(shè)備的切換電路。用于成像應(yīng)用的X射線探測器是已知的，從US 2004/0136493和US 2005/0173642。這些探測器包括像素的2D陣列。這些像素被組織為n行X m列，并且在每個像素處需要諸如FET之類的開關(guān)元件。通過順序地尋址n個掃描行并通過m條數(shù)據(jù)線從每行的m個像素獲取像素值來訪問各個像素。這種設(shè)計的優(yōu)點在于僅需要讀出電路的m個通道。開關(guān)元件可以引入測量誤差，這可能是不可接受的，尤其是當(dāng)預(yù)計是弱信號值時。另外，當(dāng)探測器用于高劑量應(yīng)用(放射治療機QA)或在線或離線治療計劃驗證時，開關(guān)元件可能不能耐受高輻射劑量。
 
　　從US 2005/139757獲知了像素化光子計數(shù)模式探測器。在該探測器中，在ASIC芯片中實施的讀出電路通過具有形成在第一側(cè)上的多個焊球和形成在第二側(cè)上的多個電觸點的球柵陣列封裝連接到探測器陣列。讀出電路在每個像素的幾何區(qū)域內(nèi)。讀出電路緊鄰相應(yīng)的探測器，并經(jīng)受到相同的輻射場。
 
　　將像素信號路由到前端電子設(shè)備可能是一項復(fù)雜的任務(wù)。可以優(yōu)化陣列像素與讀出芯片的輸入通道之間的布線以簡化布局和/或獲得良好的性能?？梢酝ㄟ^設(shè)計的這種優(yōu)化來調(diào)整的參數(shù)是信號線的長度、線路阻抗、過孔連接數(shù)、通道之間的串?dāng)_、對電磁干擾的敏感度和電磁干擾的輻射。
 
　　然而，讀出電子設(shè)備的總體成本可以代表總體探測器價格的大部分，特別是對于具有許多像素的探測器。最先進(jìn)的讀出芯片可能是相當(dāng)昂貴的，并且還可能需要安裝在高級PCB上。在包括大量硅二極管像素的立體定向體輻射治療(SBRT)成像陣列中，約2000個像素以上，讀出電子設(shè)備的成本可以達(dá)到生產(chǎn)成本的40%左右。
 
　　在探測器陣列中實現(xiàn)高空間分辨率和小像素間距是特別有利的。具有小像素間距的二維探測器可以用于精確測量以高輻射劑量梯度為特征的輻射場，用于立體定向放射治療應(yīng)用。然而，對于覆蓋預(yù)定區(qū)域的二維探測器陣列，像素的數(shù)量與(1/間距)2成比例。因此，成本和設(shè)計復(fù)雜性也可能與(1/間距)2成比例地增加。這意味著可以在空間分辨率和設(shè)備復(fù)雜度之間尋求最佳折衷，這取決于成本與用戶的利益。如果12×12cm2有源區(qū)域以3mm像素間距覆蓋，則可能需要1600個通道。然而，當(dāng)間距僅略微減小到2 .5mm時，這個數(shù)量就上升到2304個。對于在PCB或單片硅上實現(xiàn)的諸如電離室陣列的技術(shù)，像素陣列的成本主要取決于面積，而相應(yīng)的讀出電子設(shè)備的成本隨像素數(shù)的增加而增加。
 
　　發(fā)明內(nèi)容
 
　　本發(fā)明的實施例的目的是提供用于將信號從探測器陣列路由到多個讀出設(shè)備的良好且有效的裝置和方法。
 

 
圖為根據(jù)本發(fā)明的實施例的電路板。
 
　　本發(fā)明的實施例的優(yōu)點在于，提供了簡單且便宜的裝置和方法，用于調(diào)節(jié)像素化探測器的空間分辨率以適應(yīng)特定應(yīng)用的要求，而不會存在性能不佳(在提供過少的通道的意義上)或者不成比例的成本(在提供過多通道的意義上)的風(fēng)險。
 
　　上述目的通過根據(jù)本發(fā)明的方法和裝置來實現(xiàn)。在第一方面，本發(fā)明涉及一種輻射傳感器，包括：包括多個像素的輻射探測器陣列；至少兩個讀出連接器，其具有多個觸點，每個所述讀出連接器被配置為用于接收讀出模塊；路由電路，其具有被配置為用于將電信號從所述多個像素中的每一個路由到所述讀出連接器中的一個的相應(yīng)觸點的導(dǎo)線，其中，所述多個像素被分組為兩個或多個像素組，第一像素組的至少兩個像素被來自輻射探測器陣列中的另一像素組的至少一個像素隔開，所述路由電路被配置為將信號從所述第一像素組的像素引導(dǎo)到第一讀出連接器，以及將信號從所述另一像素組的像素引導(dǎo)到第二讀出連接器。
 
　　所述兩組的像素在所述輻射探測器陣列中均勻分布并混合。本發(fā)明還涉及一種包括輻射探測器陣列的輻射圖像傳感器。輻射探測器陣列包括至少兩組像素，至少兩個分離的像素組。輻射圖像傳感器還包括對應(yīng)于該至少兩個像素組的至少兩個讀出連接器，輻射圖像傳感器可以包括用于每個像素組的單個不同的讀出連接器。輻射圖像傳感器還包括電子路由電路，其被配置為用于將電信號從至少兩個像素組的每一個路由到至少兩個讀出連接器的對應(yīng)讀出連接器。所述至少兩個讀出連接器中的每一個被配置為用于接收讀出模塊，使得可以通過將至少一個讀出模塊連接到所述至少兩個讀出連接器的對應(yīng)的至少一個讀出連接器來選擇所述至少兩個像素組中的每個組或組的子集。
 
　　如需進(jìn)一步了解，請下載該專利完整說明書。
 
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相關(guān)資料下載：輻射傳感器.pdf
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